[發明專利]激光熔覆用鎳基合金粉末及其制備方法

有效

• 申請號: 201711417915.2
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN109355652B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 陳磊;王奕;夏志新;劉代剛;馬建;伍林麟
• 申請（專利權）人: 寧波中久東方光電技術有限公司;寧波中物力拓超微材料有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F1/00;B22F9/08;C22C19/05
• 代理公司: 寧波中致力專利代理事務所(普通合伙) 33322
• 代理人: 張圓

本發明公開了一種激光熔敷用鎳基合金粉末，包括如下質量百分比的組成：19～22％Cr、1?2％Cu、2～4％Al、1～3％Ti、3～5％W、6～8％Mo、0.3～0.6％C、0.5～1.5％B、Ni為余量。上述鎳基合金粉末采用中頻感應爐?惰性氣體霧化法制備而得。本發明的鎳基合金粉末熔覆后的熔體具有良好的潤濕性、熔體快速冷卻過程中產生的組織應力和熱應力小，能夠在無預熱和后續熱處理的條件下獲得大面積高厚度的激光熔覆層，且熔覆層不開裂；此外Ni基體本身具有較好的耐蝕性，而Cr、Al、Ti元素能在基體表面形成一層致密的鈍化膜，因此熔敷后的熔敷層不僅具有優異的高溫耐磨性，還具有良好的高溫耐蝕性能。

技術領域

本發明涉及一種合金鍍覆材料，尤其是涉及一種激光熔敷用鎳基合金粉末，同時涉及其制備方法。

背景技術

在礦山、冶金、化工、能源等行業中有很多關鍵零件因長期處于惡劣的工作環境下，因磨損、腐蝕等原因失效，失效形式大多發生在材料表面。激光熔覆是一項新興且具有發展潛力的技術，它是在高能量密度激光束的照射下，使基材表層與外加入的合金同時熔化，形成一層厚度約為10～1000μm表面熔化層，熔化層快速凝固之后得到一層成分、組織和性能均與基材不同的熔覆層。利用該熔覆層，可以對基材進行表面改性，以達到特殊的表面性能要求。與常用的電鍍、熱噴涂、堆焊等技術相比，激光熔覆因結合強度高，材料消耗少，熱影響區小，涂層稀釋率低，冷卻速度快，組織致密，熔覆層厚度可以控制范圍大和加工過程易于實現自動化，可顯著改善基體表面耐磨、耐蝕、耐熱及抗氧化等特性而得到廣泛應用。熔敷層成形質量決定了激光熔敷技術的可靠性，影響激光熔敷層成形質量和綜合性能一個重要方面是激光熔敷材料，熔敷材料直接決定了熔敷層的服役性能。激光熔敷材料的狀態一般有粉末狀、絲狀和膏狀，應用最廣泛的是粉末狀材料，主要分為金屬粉末、陶瓷粉末以及兩者復配的復合粉末，而金屬粉末由于對碳鋼、不銹鋼、鑄鋼等多種基材具有良好的適應性因此研究最多。以金屬粉末中的自熔性合金粉末為例，最具代表性的為鎳基、鈷基、鐵基粉末，鐵基合金粉末雖然價格較低，但是其各項性能都不如鎳基和鈷基粉末，鈷基合金粉末耐高溫、耐磨和耐腐蝕性能最好，但是在目前的市場中價格較高，容易增加生產成本，鎳基粉末耐熱性、耐腐蝕性能較好但是耐高溫性能較差，價格較為適中。因此對鎳基合金粉末的研究較為深入，但這些粉末主要針對材料的室溫應用性能，不能滿足高溫應用性能的需求，例如中國專利申請CN 201310396991.5公開了一種用于絲杠表面進行激光熔覆的方法，其中涉及到鎳基陶瓷合金粉末，組成為12％～15％碳化鈦、 0.2％～0.5％碳、4％～7％氟化鈣、3％～6％氮化硅、2％～5％硼、2％～4％鉬、2％～6％鐵、0.5％～1％錳、余量的鎳和適當比例的氧化錮(In₂O₃)、稀土(CeO₂)，該合金粉末僅針對絲杠表面的改性加工，無法推知可以應用到其他基材表面，而且缺少高溫使用性能的說明；中國專利申請CN201710268108.2公開了一種激光熔敷用的合金涂層，由A1：4～8％，Fe：20～23％， Cr：18～23％，Co：18～22％，Ni：20～23％，Ti：6～10％組成，但是其為一種高熵合金，要求由5種及以上的組元以等摩爾比組合而成，想要獲得期望性能必須嚴格滿足高熵合金的配比要求，也沒有說明其使用時的耐高溫、耐磨等性能的改善。當前，市面上難以找到滿足高溫(300～700℃)使用條件下耐磨性、耐蝕性和熱疲勞性能的鐵基或鎳基合金粉末。雖然某些牌號的鈷基合金粉末能夠滿足性能需求，但鈷基合金粉末價格昂貴，嚴重制約了激光熔敷技術的推廣應用以及相關行業的發展與進步。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種滿足高溫(300～700℃)耐磨、耐蝕和熱疲勞性能要求且成本低廉的新型鎳基合金粉末。

本發明的技術方案是提供一種激光熔覆用鎳基合金粉末，包括如下質量百分比的組成：19～22％Cr、1～2％Cu、2～4％Al、1～3％Ti、3～5％W、6～8％Mo、0.3～0.6％C、 0.5～1.5％B、余量為Ni及不可避免的微量雜質。

所述鎳基合金粉末的氧含量為150～180ppm。